劉 健 余坤勇 賴日文 章若鴻 洪 葳

(福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院,福州 350002)

3S技術(shù),即遙感(Remote Sensing,RS)、全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)和地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System,GIS)的統(tǒng)稱[1]。3S技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、軍事、通訊等行業(yè)和部門,成為世界各國角逐尖端技術(shù)的熱點(diǎn)。3S技術(shù)的廣泛適用性和廣闊的發(fā)展前景,吸引眾多高校紛紛開設(shè)“3S技術(shù)”課程。各高校在講授“3S技術(shù)”課程的教學(xué)實(shí)踐中,不斷地進(jìn)行教學(xué)方法的探索與研究,以促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的提高[2]。

福建農(nóng)林大學(xué)依托于林學(xué)專業(yè),從20世紀(jì)50—60年代開始就開設(shè)了與3S技術(shù)相關(guān)的課程,到21世紀(jì)初,通過較大規(guī)模的教學(xué)改革,課程得到了長足發(fā)展。2007年,“3S技術(shù)”課程被確定為福建農(nóng)林大學(xué)校級(jí)精品課程;2009年,被確定為福建省精品課程?！?S技術(shù)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)以此為契機(jī),圍繞制約課程發(fā)展的瓶頸問題,探索并研究了案例教學(xué)模式在課程教學(xué)中的應(yīng)用,以促進(jìn)學(xué)生更有效地理解理論知識(shí)、掌握實(shí)際操作,使課程教學(xué)水平有了新的跨越。

“3S技術(shù)”課程案例教學(xué),從學(xué)生的角度出發(fā),開展啟發(fā)式教學(xué);按學(xué)生接受新知識(shí)的思維方式,強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)知識(shí)、重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí),突出演示了3S技術(shù)對(duì)遙感圖像的處理、解譯、分類等具體的操作方法,從而增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)3S技術(shù)的理解和掌握,提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和操作能力;并適時(shí)引入3S技術(shù)的新成果,以多媒體為教學(xué)媒介,以不同地區(qū)的多源遙感圖像為課件材料,添加了新鮮的知識(shí)元素,豐富了教學(xué)內(nèi)容,活躍了課堂氣氛,從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,挖掘了學(xué)生的自學(xué)潛力。

一、“3S技術(shù)”課程教學(xué)分析

為了完善“3S技術(shù)”課程教學(xué)、選擇適合教師教學(xué)和貼近學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)案例,福建農(nóng)林大學(xué)從學(xué)生的角度出發(fā),設(shè)計(jì)了內(nèi)容客觀、重點(diǎn)突出的課程調(diào)查問卷(問卷內(nèi)容略)。通過對(duì)參加“3S技術(shù)”課程學(xué)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn),學(xué)生普遍感到“3S技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容多、涉及范圍廣,但安排的課程學(xué)時(shí)較少,僅通過課程教學(xué)難以理解與掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí);課程的理論講授過多,動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)相對(duì)較少;課程沒有結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生各自的專業(yè)要求,缺乏針對(duì)性。

(一)“3S技術(shù)”課程的特點(diǎn)

1.內(nèi)容豐富且涉及范圍廣

一方面,3S技術(shù)涵蓋的內(nèi)容豐富?！?S技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容包括空間信息技術(shù)基礎(chǔ)、GPS的構(gòu)成、全球定位系統(tǒng)定位方法和測(cè)量、遙感系統(tǒng)和遙感技術(shù)的物理基礎(chǔ)、遙感技術(shù)系統(tǒng)、遙感圖像處理技術(shù)、GIS的組成和功能、空間數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、空間數(shù)據(jù)分析和3S技術(shù)的應(yīng)用等;同時(shí),在教學(xué)實(shí)踐中,還要積極引入3S技術(shù)前沿知識(shí),擴(kuò)充適合不同專業(yè)特點(diǎn)的教學(xué)內(nèi)容,所以“3S技術(shù)”課程教學(xué)涉及范圍廣。

另一方面,3S技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,成為多學(xué)科交融的紐帶。眾所周知,林業(yè)是與3S技術(shù)最為密切的行業(yè)之一[3]。在林學(xué)專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐中,信息技術(shù)已成為現(xiàn)代林業(yè)的重要支撐,3S技術(shù)在森林資源調(diào)查、規(guī)劃、管理、監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、決策等各個(gè)環(huán)節(jié)中的核心作用已經(jīng)日益凸顯。不僅如此,3S技術(shù)在資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理等專業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。從城鄉(xiāng)規(guī)劃、城鄉(xiāng)管理、構(gòu)建數(shù)字化城鄉(xiāng)體系和城鄉(xiāng)防災(zāi)監(jiān)測(cè)等方面來看,3S技術(shù)將為推動(dòng)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和諧發(fā)展提供強(qiáng)大動(dòng)力。

2.信息技術(shù)含量高

3S技術(shù)是地理信息科學(xué)的核心內(nèi)容,而地理信息科學(xué)又是3S技術(shù)的廣義定義。從廣義的角度來看,“3S技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容的信息技術(shù)含量高,主要體現(xiàn)在以下方面:第一,3S技術(shù)是以GIS作為多種學(xué)科集成的基礎(chǔ)平臺(tái)來搜索、存儲(chǔ)、管理和分析空間信息數(shù)據(jù),以RS、GPS投影測(cè)量和GPS作為快速獲取和更新地理信息的主要技術(shù)手段,并利用地圖學(xué)和圖像圖形學(xué)實(shí)現(xiàn)地理信息的表示、分析和處理以及地理信息成果的表達(dá)和顯示的集成技術(shù);第二,3S技術(shù)是人工智能化的技術(shù)體系,如專家系統(tǒng)(ES)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),使數(shù)據(jù)采集、更新、分析和應(yīng)用更加自動(dòng)化、智能化,并采用現(xiàn)代通訊技術(shù)為地理信息在各部門的傳播和應(yīng)用提供保證,從而滿足決策層次的應(yīng)用需求;第三,3S技術(shù)作為空間信息技術(shù)的代名詞,包含了衛(wèi)星通信、航天航空遙感、衛(wèi)星定位技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)等專業(yè)領(lǐng)域,已成為當(dāng)前人類快速獲取大區(qū)域地球動(dòng)態(tài)和定位信息的唯一手段[4-5]。

3.實(shí)踐性和綜合性強(qiáng)

實(shí)踐性強(qiáng)不僅是“3S技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)之一,更是3S技術(shù)采集、量測(cè)、分析、存儲(chǔ)、管理、顯示、傳播以及應(yīng)用與地理、空間分布相關(guān)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)手段的要求。在“3S技術(shù)”課程教學(xué)中,RS、GIS和GPS儀器使用以及軟件操作是掌握3S技術(shù)的必要環(huán)節(jié),也是3S技術(shù)的豐富內(nèi)容和廣泛應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方式。3S技術(shù)是復(fù)雜的、開放的、動(dòng)態(tài)的,是RS、GIS和GPS集成的綜合發(fā)展的學(xué)科。在實(shí)踐過程中,各個(gè)“S”不是獨(dú)立的,只有突出3S技術(shù)的集成性、綜合性,加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用,才能發(fā)揮其數(shù)據(jù)收集、空間分析和綜合處理的功能,從而為管理和決策提供依據(jù);也才能使學(xué)生綜合掌握各個(gè)“S”在專題研究中的作用,實(shí)現(xiàn)3S技術(shù)的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,從而提升學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。

(二)“3S技術(shù)”課程教學(xué)的現(xiàn)狀

1.理論與實(shí)踐沒有有效結(jié)合

目前,“3S技術(shù)”課程的教學(xué)課時(shí)相對(duì)較少,教學(xué)內(nèi)容多以理論教學(xué)為主,實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)受到多方面的限制而無法達(dá)到預(yù)期效果。高校在大部分專業(yè)都安排了“3S技術(shù)”課程的實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié),但是,受課程總學(xué)時(shí)較少的限制,課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的時(shí)間常常得不到保證;同時(shí),由于在動(dòng)手實(shí)踐與理論學(xué)習(xí)之間缺少較完整的、生動(dòng)的觀摩學(xué)習(xí),所以學(xué)生對(duì)3S技術(shù)的實(shí)際操作與應(yīng)用并無較強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí),難以將3S技術(shù)的理論與應(yīng)用實(shí)踐有效地結(jié)合起來。

2.與各專業(yè)結(jié)合的特色不突出

3S技術(shù)不是一門獨(dú)立發(fā)展的學(xué)科,需要與林學(xué)、地理學(xué)等其他學(xué)科緊密結(jié)合。通過學(xué)習(xí)“3S技術(shù)”課程,不同專業(yè)的學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠結(jié)合本專業(yè)的要求實(shí)現(xiàn)3S技術(shù)在各自專業(yè)領(lǐng)域的有效應(yīng)用。但是,目前“3S技術(shù)”課程的教學(xué)忽略了不同專業(yè)的差異性和各自的應(yīng)用方向,與各專業(yè)結(jié)合的特色不突出。例如,無論是在林學(xué)、森林資源保護(hù)與游憩、水土保持與荒漠化防治等農(nóng)(林)學(xué)專業(yè),還是在資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、生態(tài)學(xué)等理學(xué)專業(yè);無論是作為專業(yè)基礎(chǔ)課,還是作為專業(yè)選修課,“3S技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容基本一致,實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)也沒有差異。

二、“3S技術(shù)”課程案例教學(xué)的重要性與必要性

3S技術(shù)是信息時(shí)代的前沿技術(shù)。在高校的各專業(yè)中,3S技術(shù)在林業(yè)資源調(diào)查與管理、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、濕地生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水土保持與荒漠化防治等領(lǐng)域的應(yīng)用最廣。同時(shí),多媒體教學(xué)是現(xiàn)代教學(xué)形式的象征,具備了高速度、信息量大的特點(diǎn),幾乎成為現(xiàn)代化教學(xué)的代名詞[4]。近年來,多媒體教學(xué)中的案例教學(xué)法效果顯著,深受一線教師的青睞。案例教學(xué)在“3S技術(shù)”課程中的應(yīng)用,可充分運(yùn)用多媒體教學(xué)手段,突出3S技術(shù)的特點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高課程教學(xué)質(zhì)量。

(一)案例教學(xué)將3S技術(shù)前沿知識(shí)引入課堂教學(xué)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字地球時(shí)代的到來,3S技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域的前沿技術(shù)不斷涌現(xiàn),高校的教學(xué)改革也不斷深化[6-7]。福建農(nóng)林大學(xué)在“3S技術(shù)”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐探索中,提出要密切關(guān)注3S技術(shù)的動(dòng)態(tài)發(fā)展,及時(shí)更新課程教學(xué)內(nèi)容;要利用案例教學(xué),將最新的科研成果引入課堂。這樣,不僅可以做到理論知識(shí)的實(shí)時(shí)更新,而且能夠很好地兼顧科研與教學(xué),以教學(xué)促進(jìn)科研,以科研豐富教學(xué)。

(二)案例教學(xué)貫穿于3S技術(shù)理論知識(shí)講授及其實(shí)踐教學(xué)

“3S技術(shù)”課程需要為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)條件,讓學(xué)生系統(tǒng)、綜合地實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的連貫和掌握,從而鞏固專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)[8]。遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理、圖像解譯與應(yīng)用、圖像分類、GIS空間分析等,都是在3S技術(shù)的基礎(chǔ)上運(yùn)用一些遙感圖像處理軟件(如 ERDAS IMAGING、ArcGIS)進(jìn)行操作的。對(duì)多光譜圖像、海量遙感數(shù)據(jù)和地理空間信息等教學(xué)內(nèi)容,用傳統(tǒng)的“粉筆+黑板”式教學(xué)是無法完成的。因此,福建農(nóng)林大學(xué)在運(yùn)用傳統(tǒng)教學(xué)手段講授3S技術(shù)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,探索了案例教學(xué)模式,以多媒體形式演示了實(shí)驗(yàn)的操作過程,將傳統(tǒng)與現(xiàn)代的教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來。

例如,通過編制“植被復(fù)合指數(shù)如NDVI指數(shù)的提取以體現(xiàn)比值增強(qiáng)處理應(yīng)用”和“地物光譜特征分析”教學(xué)案例,將典型案例貫穿于理論知識(shí)與課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩者之間,有助于學(xué)生理解“遙感系統(tǒng)和遙感技術(shù)的物理基礎(chǔ)”的理論知識(shí),并進(jìn)一步掌握“地物光譜反射率的野外測(cè)定”的實(shí)驗(yàn)操作。再如,通過編制“野外數(shù)據(jù)采集GPS控制網(wǎng)構(gòu)建分析”教學(xué)案例,加強(qiáng)了“GPS的構(gòu)成、全球定位系統(tǒng)定位方法和測(cè)量”的理論講授與“手持GPS野外樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集”的實(shí)習(xí)內(nèi)容的緊密結(jié)合。由此可見,案例教學(xué)不僅是連接理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的橋梁,而且為教師的課堂演示與學(xué)生課后的自學(xué)和復(fù)習(xí)搭建了平臺(tái)。

(三)案例教學(xué)有利于鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和拓展實(shí)踐環(huán)節(jié)

針對(duì)學(xué)生在“3S技術(shù)”課程學(xué)習(xí)中普遍感到的基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)難度較大的問題,案例教學(xué)提出根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和教學(xué)現(xiàn)狀,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,建立教師引導(dǎo)教學(xué)、學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的啟發(fā)式教學(xué)模式。啟發(fā)式教學(xué)模式在一定程度上鞏固了學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)通過案例教學(xué)為學(xué)生提供了直觀學(xué)習(xí)和實(shí)際操作的機(jī)會(huì),使學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)過程中得以應(yīng)用。

例如,編制的“空間疊加分析”和“地形因子提取”教學(xué)案例,對(duì)應(yīng)的“3S技術(shù)”課程教學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)部分主要包括GIS的組成和功能以及空間數(shù)據(jù)分析。由于這2個(gè)教學(xué)案例側(cè)重于介紹3S技術(shù)軟件在空間數(shù)據(jù)分析功能方面的操作過程,所以對(duì)學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、進(jìn)一步深入理解GIS的組成和功能、將知識(shí)應(yīng)用于3S技術(shù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等有很大的幫助。再如,編制的“城市規(guī)劃空間分析綜合應(yīng)用”教學(xué)案例,使學(xué)生不僅奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí),而且對(duì)空間信息技術(shù)和3S技術(shù)的應(yīng)用有了較為全面、系統(tǒng)、宏觀的把握。

(四)案例教學(xué)以專業(yè)特色為基礎(chǔ),有利于強(qiáng)化實(shí)踐的目的性

案例教學(xué)既可以加深學(xué)生對(duì)共同需求的專業(yè)知識(shí)的理解;又可以通過設(shè)計(jì)與不同專業(yè)相對(duì)應(yīng)的不同業(yè)務(wù)部門的案例,以解決“3S技術(shù)”課程教學(xué)忽視學(xué)生各自專業(yè)背景的問題。在“3S技術(shù)”課程教學(xué)過程中,豐富的教學(xué)案例為教師提供了選擇余地。教師可以根據(jù)不同專業(yè)的要求,選擇與之配套的教學(xué)案例進(jìn)行詳細(xì)得當(dāng)?shù)闹v解和演示;而學(xué)生完全可以根據(jù)自己的興趣和發(fā)展要求各取所需、自主學(xué)習(xí)。

三、“3S技術(shù)”課程案例教學(xué)的設(shè)計(jì)

就國內(nèi)3S技術(shù)的教學(xué)現(xiàn)狀看,多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)已經(jīng)得到普遍推廣[9]。多媒體教學(xué)課件的應(yīng)用與傳統(tǒng)的教師授課方式緊密結(jié)合,不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容,也活躍了課堂氣氛,調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和鞏固。隨著3S技術(shù)的日益發(fā)展,“3S技術(shù)”課程的教學(xué)改革與探索也在不斷深入,案例教學(xué)法開始在“3S技術(shù)”課程教學(xué)中受到重視。

(一)案例教學(xué)的設(shè)計(jì)思路

“3S技術(shù)”課程案例教學(xué)的設(shè)計(jì)思路是:遵循科學(xué)、實(shí)用、簡潔的設(shè)計(jì)原則,在課程現(xiàn)有教學(xué)方式的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),從學(xué)生的角度出發(fā),突出“3S技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容豐富、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、信息技術(shù)先進(jìn)、操作實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn);并在一定程度上解決課程教材更新緩慢、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱、與專業(yè)的結(jié)合不緊密、專業(yè)特色不明顯等問題,充分發(fā)揮案例教學(xué)方式的優(yōu)勢(shì)[10]。

1.突出3S技術(shù)軟硬件的操作

RS、GIS和GPS儀器的使用以及軟件操作是掌握3S技術(shù)的重要環(huán)節(jié)?；?S技術(shù)操作性強(qiáng)的特點(diǎn),教學(xué)案例的編制一方面以植被NDVI等復(fù)合指數(shù)提取、纓帽變換提取應(yīng)用、地物光譜特征分析等為基礎(chǔ)分析案例,利用ERDAS IMAGINE遙感圖像處理軟件進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理、遙感圖像的解譯和分類等;另一方面,采用ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析軟件,以城市規(guī)劃空間分析綜合應(yīng)用為例,進(jìn)行GIS空間信息技術(shù)基礎(chǔ)分析,強(qiáng)調(diào)3S技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用的綜合性。教學(xué)案例的選擇從遙感系統(tǒng)和遙感技術(shù)的物理基礎(chǔ)、遙感圖像處理技術(shù)到GIS的組成和功能、GIS空間數(shù)據(jù)分析,再擴(kuò)展到空間信息技術(shù)基礎(chǔ)和3S技術(shù)的應(yīng)用以及GPS的構(gòu)成、全球定位系統(tǒng)定位方法和測(cè)量,從不同的技術(shù)層面突出3S技術(shù)及軟件的應(yīng)用和操作。

2.強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的緊密結(jié)合

“3S技術(shù)”課程教學(xué)以課堂理論教學(xué)為出發(fā)點(diǎn),并延伸到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),通過案例教學(xué)連接理論知識(shí)講授與實(shí)踐教學(xué)2個(gè)環(huán)節(jié),以鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)。在理論教學(xué)中,GPS基礎(chǔ)控制網(wǎng)建立的理論與技術(shù)、數(shù)字圖像的預(yù)處理和信息的提取、GIS空間分析功能的實(shí)現(xiàn)等知識(shí)點(diǎn)是“3S技術(shù)”課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容;而實(shí)踐教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)主要包括手持GPS的定位、信息采集、面積測(cè)量,差分GPS控制網(wǎng)的布設(shè),遙感圖像預(yù)處理,遙感圖像專題信息提取,GIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建設(shè),專題圖的編制等內(nèi)容。在設(shè)計(jì)教學(xué)案例時(shí),既要反映理論知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn),又要包含實(shí)踐操作的主要環(huán)節(jié)。例如,“野外數(shù)據(jù)采集GPS控制網(wǎng)構(gòu)建分析”和“水土保持侵蝕模數(shù)綜合應(yīng)用”這2個(gè)教學(xué)案例,就很好地強(qiáng)調(diào)了3S技術(shù)理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的緊密結(jié)合。

3.強(qiáng)調(diào)將科研成果引進(jìn)課堂教學(xué)

把科研成果引入課堂,是科研成果推廣的一種體現(xiàn)。對(duì)“3S技術(shù)”這門涵蓋了較多抽象知識(shí)且操作性很強(qiáng)的課程而言,面臨的首要問題是“如何把科研成果引入課堂并使學(xué)生容易接受和消化”,也就是要求編制的教學(xué)案例應(yīng)有利于學(xué)生較快地、全面地掌握引入課堂的科研成果,做到使學(xué)生“知源、知取、知用”。

例如,在講授“比值增強(qiáng)處理”時(shí),學(xué)生比較容易理解比值增強(qiáng)的作用及原理,但難以理解比值增強(qiáng)后的圖與原圖在感性上有什么樣的變化和差異。這時(shí),如果將相關(guān)的科研成果制作成教學(xué)案例,在相應(yīng)的理論知識(shí)點(diǎn)上有針對(duì)性地展示,引導(dǎo)學(xué)生思考、理解;并利用學(xué)生熟悉的專業(yè)研究領(lǐng)域增強(qiáng)案例教學(xué)的感染力,則可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)和解決實(shí)際問題的意識(shí)、興趣和水平,發(fā)揮科研成果引進(jìn)課堂的重要作用。

4.強(qiáng)調(diào)與各專業(yè)相結(jié)合的特色教學(xué)

在設(shè)計(jì)“3S技術(shù)”課程教學(xué)案例時(shí),必須從專業(yè)背景知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作過程和實(shí)際應(yīng)用3個(gè)方面展示3S技術(shù)在不同專業(yè)領(lǐng)域的綜合應(yīng)用,突出與各專業(yè)相結(jié)合的特色教學(xué)。因此,“3S技術(shù)”課程要根據(jù)所面向的不同專業(yè),以3S技術(shù)的最新科研成果為素材,利用學(xué)生所熟悉的專業(yè)研究領(lǐng)域,結(jié)合各專業(yè)學(xué)生各自的信息技術(shù)基礎(chǔ),選擇能夠綜合反應(yīng)專業(yè)特色的典型案例。例如,“水土保持侵蝕模數(shù)綜合應(yīng)用”“城市規(guī)劃空間分析綜合應(yīng)用”和“生態(tài)學(xué)景觀格局分析綜合應(yīng)用”分別是適用于水土保持與荒漠化防治、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理和生態(tài)學(xué)專業(yè)的教學(xué)案例。

(二)案例教學(xué)的案例選擇

3S技術(shù)的教學(xué)重點(diǎn)不僅包括信息技術(shù)基礎(chǔ)、3S技術(shù)的概念和原理,還包括3S技術(shù)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域的應(yīng)用?！?S技術(shù)”是一門理論與實(shí)際緊密結(jié)合的學(xué)科,具有很強(qiáng)的實(shí)際操作性和學(xué)科綜合性。對(duì)“3S技術(shù)”課程來說,其教學(xué)實(shí)踐所需要講解的知識(shí)點(diǎn)具有容量大、范圍廣的特點(diǎn),所以在制作多媒體教學(xué)案例時(shí),無法做到面面俱到。因此,選擇既具有3S技術(shù)教學(xué)典型性又能體現(xiàn)其實(shí)際操作性和綜合應(yīng)用性特點(diǎn)的教學(xué)案例,就成為“3S技術(shù)”教學(xué)課件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

第一,從教學(xué)的角度來考慮,將“3S技術(shù)”課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理、分類、篩選,所選擇的教學(xué)案例要能夠反映教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn),特別是要涵蓋大量出現(xiàn)在信息技術(shù)基礎(chǔ)操作中的知識(shí)點(diǎn);同時(shí),要能夠及時(shí)地將3S技術(shù)的前沿知識(shí)和最新的科研成果引進(jìn)課堂,以拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

第二,從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度出發(fā),收集學(xué)生難以理解的、認(rèn)識(shí)模糊的知識(shí)點(diǎn),所選擇的教學(xué)案例要突出3S技術(shù)及應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)操作;要以學(xué)生熟悉的環(huán)境作為研究區(qū)域,選擇具有綜合應(yīng)用性特點(diǎn)的素材,以增強(qiáng)案例教學(xué)的感染力。

第三,從課程本身的知識(shí)點(diǎn)出發(fā),所選擇的教學(xué)案例要兼顧到知識(shí)點(diǎn)的全面性,既要有3S技術(shù)的數(shù)據(jù)信息處理知識(shí),又要包括3S技術(shù)的綜合應(yīng)用知識(shí);同時(shí),還要突出GPS基礎(chǔ)控制網(wǎng)建立的理論與技術(shù)、數(shù)字圖像的預(yù)處理和信息的提取、GIS空間分析功能的實(shí)現(xiàn)等重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí),突出不同專業(yè)的特色。這樣才能使案例教學(xué)發(fā)揮全面的作用。

綜上所述,筆者在選擇“3S技術(shù)”課程教學(xué)案例素材時(shí),首先從RS技術(shù)基礎(chǔ)出發(fā),主要涉及遙感影像處理、信息采集等知識(shí)點(diǎn);進(jìn)而聯(lián)系GIS和GPS,設(shè)計(jì)4個(gè)綜合應(yīng)用性案例(主要涵蓋空間信息分析方面的知識(shí))。這樣,共建立了10個(gè)教學(xué)案例(詳見表1)。

表1 “3S技術(shù)”課程教學(xué)案例

(三)案例教學(xué)課件的制作

1.資料收集

案例教學(xué)課件的資料收集,應(yīng)以學(xué)生熟悉的環(huán)境為研究區(qū)域,要有助于背景知識(shí)、基礎(chǔ)原理的理解以及操作方法在實(shí)際中的應(yīng)用。福建農(nóng)林大學(xué)制作的“3S技術(shù)”課程案例教學(xué)課件,多采用福建農(nóng)林大學(xué)的校園影像圖和福建省內(nèi)的相關(guān)資料,具體包括福建農(nóng)林大學(xué)QuickBird等影像、DEM 數(shù)據(jù),龍巖市遙感影像、DEM數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀圖,漳浦縣DEM數(shù)據(jù)等。

2.課件制作

案例教學(xué)課件的制作,主要選用 WebEX Recorder錄制軟件、Swish Max課件制作軟件等,遵循需求、科學(xué)、實(shí)用、簡潔的設(shè)計(jì)原則;具體內(nèi)容包括動(dòng)畫制作與文檔編輯、修繕2部分。

(1)動(dòng)畫制作

錄制案例是“3S技術(shù)”案例教學(xué)課件制作的主體部分,是運(yùn)用錄制軟件WebEX Recorder,將ERDAS IMAGINE對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯、光譜增強(qiáng)處理、地形分析、信息提取等操作步驟,在 Windows Desktop下的演示過程都錄制下來[11]。這樣,學(xué)生在自學(xué)或課后復(fù)習(xí)的時(shí)候,就可以通過多媒體播放再現(xiàn)課堂上教師的操作過程,又直觀又方便;同時(shí),教師在課前錄制好案例的操作過程,也便于在課堂上演示,有利于活躍課堂氣氛。

(2)文檔編輯、修繕

編輯完善案例教學(xué)課件,基本上可分為2個(gè)部分:一是運(yùn)用Swish Max課件制作軟件編寫案例相關(guān)的背景文字,并加上各種特效,以美化課件。二是利用WebEX Recording Editor編輯工具對(duì)所錄制案例的操作文件進(jìn)行修改,例如刪除一些不必要的部分,修改部分差錯(cuò),或是加入一段錄像等;更為重要的是將Swish Max制作的文字信息與 WebEX Recorder錄制的案例操作過程一一對(duì)應(yīng)。

福建農(nóng)林大學(xué)在林學(xué)、生態(tài)學(xué)、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、水土保持與荒漠化防治等專業(yè)開設(shè)了“3S技術(shù)”課程?！?S技術(shù)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)從學(xué)生的角度出發(fā),針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)3S技術(shù)所面臨的難題,結(jié)合各專業(yè)的特色,探索并研究了案例教學(xué)模式在課程教學(xué)中的應(yīng)用。案例教學(xué)為“3S技術(shù)”課程教學(xué)提供了新方案、新模式,初步解決了“3S技術(shù)”教學(xué)實(shí)踐過程中存在的問題;將科研成果引入課堂教學(xué),充分發(fā)揮了助學(xué)、助教功能,有利于豐富教學(xué)內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生興趣、提高教學(xué)效率、提升教學(xué)效果。隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展,“3S技術(shù)”課程教學(xué)必須跟上技術(shù)發(fā)展的步伐,而案例教學(xué)應(yīng)繼續(xù)以“實(shí)用”與“創(chuàng)新”為核心,推進(jìn)“3S技術(shù)”課程教學(xué)改革和探索的深入。

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